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La rubrica del fisico apuano Simone Ragoni

ALICE, il più bel microscopio per il Big Bang

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Immagine articolo - ilsitodiFirenze.it

Da dove veniamo?

Chi siamo?

Dove andiamo?

 

Questo si interrogava a suo tempo l’amato Gaugain a Tahiti. Da dove veniamo, come si è generato tutto? E il Big Bang? Come sarà mai stato l‘universo subito dopo il Big Bang? Le leggi della fisica saranno state sempre valide allora? Sono queste le domande che un fisico standard si pone nel cuore della notte dopo un sonno dilaniato dai più grandi misteri dell’esistenza.

 

Per fortuna, l’esperimento ALICE si propone di rispondere ad alcuni dei maggiori quesiti. ALICE – A Large Ion Collider Experiment (ebbene sì, gli acronimi non sono il nostro forte) – è l’unico dei quattro maggiori esperimenti sull’LHC – Large Hadron Collider – l’acceleratore circolare del CERN di Ginevra da 27 km di lunghezza, ad essere ottimizzato per studiare le collisioni piombo-piombo, Pb-Pb.

 

Come si può vedere in apice , il rivelatore è enorme… Mi piace descriverlo come la metà della Torre di Pisa: 16x16x26 m3! Le dimensioni sono dovute alla complessità del sistema. È infatti composto da 22 subdetectors…

 

Quark-Gluon Plasma (QGP)

Veniamo ora al dunque. Come può aiutarci ALICE? In principio, ci fu il Big Bang. Subito dopo il Big Bang si postula l’esistenza di uno stato in cui tutta la materia era raccolta in una sorta di brodo primordiale che viene chiamato per l’appunto Quark-Gluon Plasma (QGP). In questo stato i quark e i gluoni sono liberi da “vincoli”, cioè non sono confinati all’interno di nucleoni o mesoni (particelle composte da due quark invece dei tre dei neutroni e protoni). Viene chiamato il liquido perfetto senza attrito, senza viscosità. Pochi sanno che in ALICE si hanno le temperature più elevate mai registrate sulla Terra.

 

In pratica, quando nuclei pesanti collidono all’interno di ALICE, si forma una goccia di materiale densissimo, una goccia di QGP, caldissima, molto energetica. Questa goccia incomincia ad espandersi, e a raffreddarsi. Nel frattempo vengono generate particelle. Ce ne sono di diversi tipi e con diverse proprietà, e per questo vengono sfruttate dagli scienziati in modo molto diverso.

 

Ci sono quelle che non interagiscono con il QGP, e che quindi cerchiamo di studiare per informazioni sullo stato iniziale del QGP, come ad esempio i fotoni, ciò di cui è composta la luce naturale. Ci sono gruppi di particelle con la stessa composizione in termini di mattoncini elementari, di quark, ma con energie di legame (la “forza” necessaria a scinderle) molto diverse tra loro. Queste ad esempio possono essere usate come termometro: supponiamo che in un tipo la temperatura del QGP sia sufficiente a “scioglierle”, e in un altro non ce la faccia invece. Quindi se il primo tipo è soppresso e il secondo invece viene rivelato come di solito, vuol dire che la temperatura del QGP sarà intermedia.

 

Il QGP è molto denso. A tutti dovrebbe essere capitato di ricevere raggi X per una lastra. Avete presente quella sensazione opprimente quando vi mettono addosso quell’armatura per i raggi X? Quello è piombo, ed è la sostanza ordinaria più efficace per bloccare le particelle e le radiazioni. Le blocca benissimo. Ecco, il QGP, con la sua densità, si comporta un po’ come materiale assorbente. Possiamo studiare le varie particelle e vedere quanto siano soppresse. Questo ci può fornire risultati sulle proprietà del sistema.

 

È tutto molto complesso, ma l’esperimento ALICE sta studiando l’Universo Primordiale! E tu, vuoi farne parte? La Collaborazione ALICE sta organizzando visite all’esperimento. L’esperimento si trova a Ginevra, sotto un centinaio di metri di terra. Normalmente non è semplice da visitare. Il Covid ha però fornito un’opportunità unica nel suo genere. Stiamo infatti organizzando visite online all’esperimento anche sotterranee, dove i nostri esperti vi mostreranno come combattiamo in prima linea ogni giorno sulla trincea della Conoscenza. Ogni informazione è disponibile sulla pagina facebook dedicata, https://www.facebook.com/ALICE.experiment .

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